Профильная квадратная труба ЭСВ — надежные и прочные конструкции для строительства и промышленности. Сокращенное название продукции — ЭСКТ. Изделия производят из катаных стальных полос, которые сгибают и сваривают током высокой частоты. Отличие от других видов профиля — квадратное сечение со сторонами от 10x10 мм до 180x180 мм.
Продукцию ценят за соответствие размерам и форме. Прокат используют как самостоятельные опоры и при сборных конструкциях, где требуется точность и совместимость с другими элементами. Производственный допуск зависит от размера и толщины балки. Стандартная величина находится в пределах +/- 10% от номинального параметра.
Профильная квадратная труба ЭСВ — технологичное изделие. ЭСКТ раскраивают в размер, придают форму на гибочном станке, соединяют между собой и другой арматурой сваркой, винтами, за фланец.
Длина мерного проката: 6,0-12,0 м, толщина стенок: 1,0-14,0 мм. Полный список требований содержит государственный стандарт № 8639-2015.
Как выбрать профильную квадратную трубу ЭСВ высокой прочности?
Надежность ЭСКТ определяет комбинация характеристик. Список включает рецептуру стали, размеры, толщину стенок, качество сварки, внешние факторы.
Перед выбором профиля учитывают внутренние факторы и условия эксплуатации:
- численные значения динамических и статических нагрузок;
- предел прочности на изгиб, растяжение или сжатие;
- способ закрепления;
- ударную вязкость;
- предел текучести;
- твердость марки стали.
Профильную квадратную трубу ЭСВ применяют в местах действия сжимающих и растягивающих усилий, направленных вдоль оси. Приблизительные значения прочности проката стандартных размеров приведены в таблице.
| Размер сечения, мм | Толщина стенки, мм | Предел прочности на растяжение, σв, МПа |
| 20х20 | 1,2 | 340 |
| 40х40 | 2,0 | 400 |
| 60х60 | 3,0 | 450 |
| 80х80 | 4,0 | 500 |
На прочность профильной квадратной трубы ЭСВ влияют параметры:
- соотношение основных компонентов стали и массовая доля вредных элементов;
- способ термообработки продукции: отжиг, отпуск, закалка.
Выше прочность у металлоизделий с отделкой. Производят черный прокат покрытый защитным составом. Иногда наносят красочный слой после сборки.
При покупке продукции учитывают предел текучести. Численное значение параметра меняется в зависимости от температуры окружающей среды и характера нагрузки.
Когда рассчитывают надежность, закладывают дополнительный запас прочности: 15-25%. Параметр определяется опасностью производственного процесса.
Какая сталь лучше для профильной квадратной трубы ЭСВ?
Выбор сплава зависит от требований к прочности, устойчивости к коррозии и другим эксплуатационным показателям. При выполнении масштабных работ имеет значение бюджет. Удешевление проекта за счет менее качественной стали снижает надежность отдельных конструкций и сборных узлов.
Для строительной отрасли покупают прокат: Ст3сп, 09Г2С, 20, 35, 40 и другие марки. Из железоуглеродистых сплавов производят профильные квадратные трубы ЭСВ средней и низкой прочности. К продукции для машиностроения предъявляют более жесткие требования. Больше других подходит материал повышенной прочности: 30ХГСА, 20Х2Н4А, 40Х.
Чтобы предотвратить разрушение структуры, на поверхность металла наносят защитный состав. В зависимости от условий эксплуатации, применяют горячее, термодиффузионное, электрогальваническое цинкование. Длительность защиты зависит от технологии нанесения и характеристик слоя: толщины, пористости, плотности, равномерности.
У каждого метода свои плюсы и минусы. Толстый и плотный слой цинка лучше предотвращает разрушение металла от влаги. В результате горячего цинкования образуется покрытие s = 40,0-200,0 мкм. Если рассматривать низкоуглеродистые стали, максимальное значение слоя — 450 мкм. После электрогальванического цинкования поверхность защищает пленка s = 10,0-25,0 мкм, реже — 40 мкм..
Металлургические комбинаты выпускают черные профильные квадратные трубы ЭСВ без покрытия. Продукцию используют в случаях, когда разрушение структуры не контролируют.
Для производства изделий ЭСКТ выбирают разные марки сплавов. Больше других востребованы углеродистые и низколегированные стали. Выбор материала для профильных квадратных труб ЭСВ зависит от конкретных требований к изделию: прочности, устойчивости к коррозии, механических свойств, размеров.
Если не учитывать включение «C», углеродистые составы обыкновенного качества содержат ничтожный процент легирующих элементов: никеля, марганца, хрома. Прокат заказывают для крупных гражданских объектов. Благодаря низкому содержанию специальных добавок бюджет на строительство меньше. Все требования к стали обыкновенного качества указаны в государственном стандарте № 380-2005. Примеры марок: Ст3сп, Ст1пс, Ст3кп.
Низколегированные стали содержат меньше 2,5% легирующих элементов: хрома, молибдена, никеля и других включений. По сравнению с углеродистыми составами, улучшенные электросварные квадратные трубы обладают повышенной прочностью и устойчивостью к коррозии.
Качественный прокат применяют для конструкций, требовательных к условиям эксплуатации. Полную информацию о низколегированных сталях содержат нормативы: № 5058-65, 31444-2012, Р 53500-2009.
В РФ продают изделия из импортных сталей — ASTM A847.
Как рассчитать прочность профильной квадратной трубы ЭСВ?
Параметр зависит от геометрических размеров и свойства материала. Упрощенная формула расчета прочности металла на разрыв — отношение действующего на прокат усилия (F, Н) к площади поперечного сечения (S, м2).
Площадь поперечного сечения равна квадрату разности наружного размера (a) и удвоенной толщины стенок (b). Формула: F = (a -2b)2.
При определении прочности изделия на изгиб и разрыв учитывают показатели:
- Тип и величину нагрузки. Если балка служит опорой, в формулу подставляют максимальное значение усилия.
- Характеристики материала: модуль упругости, предел прочности. Численные значения характеристик приведены в стандартах на материал.
- Способ заделки.
- Шаг монтажа опор.
- Негативные факторы, которые возникают при неблагоприятном стечении обстоятельств: коррозию, крутящий и изгибающий момент.
- Коэффициент безопасности. Расчетная величина зависит от конкретных условий эксплуатации. Среднее значение для строительных балок К = 2-3. Коэффициент безопасности учитывает возможное превышение расчетных нагрузок.
В интернете много трубных калькуляторов, которые определяют вес, нагрузку и другие характеристики. Онлайн-сервисы работают по упрощенной формуле и показывают приблизительное значение.
Пример вычисления предельного веса. Исходные данные опоры:
- a = 40 мм (0,04 м);
- толщина стенки: b = 2 мм (0,002 м);
- длина пролета: L = 2,0 м;
- материал — Ст3сп.
По таблице, максимальная нагрузка профильной квадратной трубы ЭСВ не должна превышать 173 кг. Если расстояние между опорами увеличить до 6,0 м, предельное усилие снизится до 5,0 кг.
Чтобы получить точный расчет, обращаются к инженеру-конструктору. Норматив СП 20.13330.2011 содержит полную документацию по действию нагрузок на опоры.
Если электросварная квадратная труба не испытывает усилий, расчет не производят.
